DE1668666A1 - PROCESS FOR THE CONTINUOUS MANUFACTURING OF AETHYLENE OXIDE - Google Patents
PROCESS FOR THE CONTINUOUS MANUFACTURING OF AETHYLENE OXIDEInfo
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Description
Oase 208 - Oomm. 707 023Oasis 208 - Oomm. 707 023
SNAM PROGETTI S.p.A., Mailand / ItalienSNAM PROGETTI S.p.A., Milan / Italy
Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von ÄthylenoxidProcess for the continuous production of ethylene oxide
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Äthylenoxid, insbesondere unter Ausnutzung der aus einem Äthylenoxid-Synthesereaktor kommenden Abgase.The invention relates to a process for the production of ethylene oxide, in particular using the from exhaust gases coming from an ethylene oxide synthesis reactor.
Es ist ein Verfahren zur Herstellung von Äthylenoxid durch direkte Oxidation von Äthylen bekanntgeworden, bei dem Luft und Äthylenfbei hoher Temperatur und hohem Druck in einem katalytischem Reaktor mit einem aus einem festen' Rohrbündel bestehenden Bett umgesetzt wird und über einen Thermostaten unter Verwendung eines DiathermejHflilöBlgkeit gesteuert wird. Das aus dem.Rtiiktp!r.*tki'#trömende gasförmige Produkt wird dann in eine Absorptionskolonne geführt, in der das resultierende Äthyleaqxid wiedergewonnen wird. Es hat sich als wünschenswert S«rausgestellt, einen Teil der aus der Kolonne des Reaktors austretenden Gase rückzu-A process for the production of ethylene oxide by direct oxidation of ethylene has become known in the air and ethylene at high temperature and pressure in a catalytic reactor with one of a solid tube bundle The existing bed is implemented and controlled via a thermostat using a diathermic filter will. The gaseous flowing out of the Rtiiktp! R. * Tki '# Product is then passed into an absorption column in which the resulting ethylene oxide is recovered. It turned out to be desirable, a part of the gases emerging from the column of the reactor
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führen und gleichzeitig luft und Äthylen dem Reaktor zuzusetzen, wogegen der Rest der aus der Kolonne tretenden Gase (der volumenmäßig der frischluft und dem zum rückgeführten Teil zugesetzten Äthylen äquivalent ist) in die Atmosphäre ausgetragen wird. Es ist bekannt, daß dae ausgetragenen Gase, die hauptsächlich Stickstoff, Sauerstoff und Kohlendioxid enthalten, ebenfalls nicht-umgesetztes Äthylen in einer ^ Menge, die überlicherweise zwischen 0,1 bis 0,3 Volumen $, öfters jedoch zwischen 0,5 und 1,5 Volumen-^ liegt, ent- *haiten. ■ ' ΐlead and at the same time add air and ethylene to the reactor, whereas the rest of the gases emerging from the column (which is equivalent in volume to the fresh air and the ethylene added to the recycled part) is discharged into the atmosphere. It is known that the discharged gases, which mainly contain nitrogen, oxygen and carbon dioxide, also contain unreacted ethylene in an amount which is usually between 0.1 and 0.3 volumes, but often between 0.5 and 1, 5 volume- ^ lies, contain. ■ 'ΐ
Die Abgase besitzen einen Druck, der unabhängig von irgendwelchen kleinen auftretenden Druckverlusten sehr ähnlich dem im katalytischen Oxidationsreaktor herrschenden Druck ist, wobei dieser Druck gleich dem, bis zum dem Luft verdichtet wurde, ist.The exhaust gases have a pressure that is very similar to that regardless of any small pressure losses that occur the pressure prevailing in the catalytic oxidation reactor, this pressure being equal to that up to which the air is compressed was, is.
Um das Verfahren nun so wirtschaftlich wie möglich zu machen, ist es daher wünschenswert, entweder die mechanische Energie der Abgase oder das nicht-umgesetzte darin enthaltene Äthylen rückzugewinnen.In order to make the process as economical as possible, it is therefore desirable to use either the mechanical energy recover the exhaust gases or the unreacted ethylene contained therein.
Es ist hierbei nicht uninteressant, daß der Anteil der aus-It is not uninteresting here that the proportion of
getragenen Gase etwa gleich der Menge der verdichteten, für die Umsetzung notwendigen luft abzüglich der Menge des umge-carried gases roughly equal to the amount of compressed air required for the conversion minus the amount of the
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. - 3 setzten Sauerstoffes und jedweder Verluste ist.. - 3 put oxygen and there is no loss.
Bekannte Verfahren zum Wiedergewinnen der in den Abgasen vorhandenen Energie haben sich nicht als völlig zufriedenstellend vom wirtschaftlichen Standpunkt aus herausgestellt.Known methods of recovering the energy present in the exhaust gases have not proven entirely satisfactory highlighted from an economic point of view.
Zu diesem Zweck vorgeschlagene Verfahren betreffen lediglich die Rückgewinnung der potentiellen Energie der Abgase, indem ^ man die erwärmten Gase durch eine Expansionsturbine expandieren läßt, die mit dem Kompressor verbunden ist und die die im Oxidationsverfahren verwendete Luft verdichtet. Das in den Gasen vorhandene Äthylen ist ebenfalls eine Verlustquelle bei dieser Anordnung.Proposed methods for this purpose concern only the recovery of the potential energy of the exhaust gases by ^ the heated gases are allowed to expand through an expansion turbine which is connected to the compressor and which compresses the air used in the oxidation process. The ethylene present in the gases is also a source of loss with this arrangement.
Es mag zwar zweckmäßig sein, die Temperatur der Gase so weit wie möglich vor ihrer Expansion in der Turbine zu steigern, um eine merkliche Änderung in der Enthalpie hervorzurufen, eine Luft-Äthylenmischung - dies muß ins Gedächtnis gerufen werden - wird jedoch explosiv, wenn man sie auf eine zu hohe Temperatur bringt. Auch die Verwendung eines üblichen Ofens zur mäßigen Erwärmung der Abgase vor ihrer Expansion bringt einen weiteren Energie verlust mit sich, der durch die fühlbare in den Abgasen enthaltene Wärme repräsentiert wird, die notwendigerweise in die Atmosphäre ausgetragen werden müssen.While it may be useful to raise the temperature of the gases as much as possible before they expand in the turbine, to produce a noticeable change in enthalpy, an air-ethylene mixture - this must be remembered become - but becomes explosive if you bring them to too high a temperature. Also the use of a common oven to moderate heating of the exhaust gases before their expansion brings another loss of energy with it, that by the sensible heat contained in the exhaust gases is represented, which is necessarily discharged into the atmosphere have to.
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Um das nicht-umgesetzte Äthylen von diesen Gasen zu entfernen, wurden Verfahren der kathaly ti sehen Verbrennung vorgeschlagen; diese Verfahren haben sich jedoch als unpraktisch herausgestellt, teilweise aufgrund der Tatsache, daß der . Äthylengehalt in den Abgasen nicht konstant ist und teilweise aufgrund dessen, daß es unmöglich ist, die Größe oder die Frequenz der Äthylengehaltschwankungen vorherijBueehenJra" |In order to remove the unreacted ethylene from these gases, methods of catalyzing incineration have been proposed; however, these methods have been found to be impractical, in part due to the fact that the . Ethylene content in the exhaust gases is not constant and partly due to the fact that it is impossible to determine the size or the frequency of the fluctuations in the ethylene content vorijBueehenJra "|
**■■■■' *■*" ^ In Praxis passiert es also oft, daß der Äthylengehalt in den Abgasen für die Stabilität des Katalysators zu hoch liegt· Dies hängt mit dem praktisch adiabatischenQOharakter der Katalytischen Oxidation des Äthylens unter solchen Bedingungen zusammen. ** ■■■■ '* ■ * " ^ In practice it often happens that the ethylene content in the exhaust gases is too high for the stability of the catalyst · This is related to the practically adiabatic character of the catalytic oxidation of ethylene under such conditions.
Die vorgeschlagenen katalytischen Systeme zum Eliminieren des Äthylens besitzen daher den Nachteil, daß sie nur dann wirksam werden, wenn man mit niedrigen Äthylengehalten und innerhalb enger Grenzen .arbeitet, die in Praxis selten vor- ψ handen sind.Therefore, the proposed catalytic systems for eliminating the ethylene have the disadvantage that they take effect only when you .arbeitet low Äthylengehalten and within narrow limits, which in practice rarely pros are ψ handen.
Erfindungsgemäß soll nun ein brauchbares Verfahren zum Wie-* dergewinnen eines erheblichen Anteils der mechanischen,.in den Abgasen enthaltenen Energie und zu deren Ausnutzung gefunden werden, so daß die zum Antrieb des Kompressors für die Verfahrensluft notwendige Energie geliefert wird. Auch soll die im Abgas enthaltene Verbrennungswärme des ÄthylensAccording to the invention, a usable method for how- * derive a considerable proportion of the mechanical energy contained in the exhaust gases and found their use so that the energy necessary to drive the compressor for the process air is supplied. Even should be the heat of combustion of the ethylene contained in the exhaust gas
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ausgenutzt werden, um die gleichen Gase vor ihrer Expansion in der Turbine vorzuwärmen.can be used to preheat the same gases before they expand in the turbine.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Äthylenoxid zeichnet sich nun dadurch aus, daß Äthylen mit dem in der Luft bei erhöhter Temperatur enthaltenem Sauerstoff in Anwesenheit eines geeigneten Katalysators zur Herstellung des gewünschten Äthylenoxids oxidiert wird, das gesamte oder im wesentlichen das gesamte Äthylenoxid von den resultierenden nicht-umgeset»tegi XtIQrI en|] enthaltenden Abgasen getrennt wird und daß wenigstens ein Teil der verbleibenden Abgase in einer Verbrennungskammer bei Regelung von Temperatur und Druck unter Steigerung desDrucka der verbleibenden Abgase verbrannt jVirdJjJ und dad man dieee in einer mit einem Kompressor verbundenen Expansionsturbine expandieren läßt, wodurch Druckluft zur Verwendung in der katalytischen Oxidation des Äthylens erzeugt wird.The process according to the invention for the continuous production of ethylene oxide is now characterized in that Ethylene with the oxygen contained in the air at elevated temperature in the presence of a suitable catalyst oxidizing all or substantially all of the ethylene oxide to produce the desired ethylene oxide the resulting non-implemented »tegi XtIQrI en |] containing Exhaust gases is separated and that at least a part of the remaining exhaust gases in a combustion chamber under control of Temperature and pressure, increasing the pressure of the remaining Exhaust gases burned jVirdJjJ and dad you dieee in one with a compressor connected expansion turbine can expand, whereby compressed air for use in the catalytic Oxidation of the ethylene is generated.
Die Erfindung soll nun weiter anhand der Beschreibung einer Ausführungsform erläutert werden. Die Zeichnung zeigt das. Fließbild einer Anlage zur Verbrennung nicht-umgesetzten Äthylens sowie die nachfolgenden Stufen des Verfahrens nach der Erfindung.The invention will now be further explained with reference to the description of an embodiment. The drawing shows that. Flow diagram of a plant for the incineration of unreacted ethylene as well as the subsequent stages of the process the invention.
Eine mit 1 bezeichnete Leitung kommt aus einem nicht-dargestellten ^Reaktor, in demjjdie katalytische Oxidation desA line denoted by 1 comes from a line not shown ^ Reactor in which the catalytic oxidation of the
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Äthylens aur Äbhylenoxid in an sich bekannter Weise durchgeführt wird. Vor Eintritt in einen Wärmeaustauscher 2 werden die Gase in der Leitung 1 durch eine Absorptionskolonne geführt, in der das Äthylenoxid völlig oder im wesentlichenjjin an sich bekannter Weise abgezogen wird. Die Abgase besitzen gewöhnlich eine Temperatur von 10 bis 5O0C und einen Druck von 15 bis 25 Atmosphären, werden jedoch im Wärmeaustauscher 2 durch die heißen, eine Expansionsturbine 7 verlassenden Gase erwärmt. Die Abgase werden vom Wärmeaustauscher 2 zu einer Verbrennungskammer 4» die mit einer Brennstoffspeisung versehen ist, geführt, wobei der Brennstoff durch einen Aufgabeschieber 5 geregelt wird, der durch einen Temperaturregler 6 regelbar ist, der zwischen der Einlaßöffnung der Expansionsturbine und der Auslaßöffnung der Verbrennungskammer angeschlossen ist, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß die Brennstoffspeisung durch die gewünschte Auslaßtemperatur gesteuert wird, die gewöhnlich im Bereich zwischen 600 und 75O0G liegt.Ethylene aur Äbhylenoxid is carried out in a manner known per se. Before entering a heat exchanger 2, the gases in line 1 are passed through an absorption column in which the ethylene oxide is withdrawn completely or essentially in a manner known per se. The exhaust gases typically have a temperature of 10 to 5O 0 C and a pressure of 15 to 25 atmospheres, however, in the heat exchanger 2 by the hot, an expansion turbine 7 heated gases leaving. The exhaust gases are fed from the heat exchanger 2 to a combustion chamber 4 'which is provided with a fuel supply, the fuel being regulated by a feed valve 5 which can be regulated by a temperature controller 6 connected between the inlet opening of the expansion turbine and the outlet opening of the combustion chamber , wherein the arrangement is such that the fuel supply is controlled by the desired outlet temperature, which usually is in the range between 600 and 75O 0 G.
Die die Verbrennungskammer. 4 verlassenden Gase besitzen ausreichenden Druck und ausreichende Temperatur, um durch die Turbine 7 zu expandieren, die den Kompressor 8 treibt, der zum Verdichten der Verfahrensluft verwendet wird. Im Idealfall ist die durch die Expansion der Gase in der Turbine erzeugte Energie im wesentlichen gleich der zum Betreiben des Verfahrensluftkompressors notwendigen,The the combustion chamber. 4 leaving gases own sufficient Pressure and temperature sufficient to expand through the turbine 7 that drives the compressor 8, the is used to compress the process air. Ideally, this is that produced by the expansion of the gases in the turbine Energy essentially equal to that required to operate the process air compressor,
oR?GmA.L K--S3P2 oR ? GmA.L K - S3P2
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Die aus der Turbine 7 ausströmenden Gase werden in die Atmosphäre ausgetragen, die darin enthaltene Energie, wurde vorher im Wärmeaustauscher 2 rückgewonnen.The gases flowing out of the turbine 7 are discharged into the atmosphere, the energy contained therein became previously recovered in heat exchanger 2.
Ein Kompromiß zwischen dem thermischen, durch die Verbrennung auferlegten Anforderungen und den" durch die Turbine auferlegten kann erreicht werden, in dem man mit einem thettnischen Anfeuchter ader Dämpfer 3 arbeitet, der aus einem Kessel besteht, indem Dampf erzeugt wird. Dieser kann der Expansionsturbine zusammen mit.den aus der Verbrennungskammer streitenden !Gasen »ugefuiirt werdf». | 'A compromise between the thermal requirements imposed by the combustion and those imposed by the turbine can be achieved by using a thettnischen humidifier or damper 3, which consists of a boiler in which steam is generated. This can be combined with the expansion turbine with the gases quarreling from the combustion chamber "ugefuiirt". | '
Der Vorteil der Anordnung nach der Erfindung ist die wesentliche Unabhängigkeit der Verbrennung auf den Ithylengehalt in den Abgasen. Auch' wird sämtliches Äthylen durch Verbrennung entfernt; Explogionsprobleme vor der Expansion in der TurbineThe advantage of the arrangement according to the invention is that the combustion is essentially independent of the ethylene content in the exhaust gases. All ethylene is also removed by combustion ; Ex plogionsprobleme before the expansion in the turbine
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werden also nicht hervorgerufen. - 101
so are not evoked.
Die Toleranz höherer Äthylenmengen als üblich in den Abgasen macht das Syntheseverfahren weniger kritisch und besser ausnutzbar, selbst wenn ein Aktivitatsverlust im Synthesekatalysator aufgetreten ist.The tolerance of higher amounts of ethylene than usual in the exhaust gases makes the synthesis process less critical and more exploitable, even if there is a loss of activity in the synthesis catalyst occured.
Darüberhinaus kann durch das Verfahren nach der Erfindung der Verdichtungszyklus bei der Synthese von Ähtylenoxid ohne Verwendung von Servomotoren erfolgen.In addition, by the method according to the invention Compression cycle in the synthesis of ethylene oxide without use by servomotors.
PatentansprücheClaims
2Ü9881/0663 i -,Gii02Ü9881 / 0663 i -, G ii0
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |